3D打印催化剂成为飞机散热突破口 产业前景广阔
- 2021/9/13 14:20:44 28995
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表下游】导读：超音速飞机能以几倍于音速的速度飞行，未来从美国到澳大利亚只需要短短几个小时。但要实现超音速需要克服重重难题，其中一项就是散热。目前，科学家希望防止它们过热的一种方法就是让推进剂同时作为冷却剂来使用，使飞机在天空中飞行时保持安全的工作温度。
新开发的 3D 打印催化剂可能是一个新的突破口，实验室测试显示它们如何能够触发必要的化学反应以实现高效吸热。
虽然高空的寒冷温度足以使商用飞机不会过热，但对于以超过 6100 公里/小时的超音速飞行的飞机来说，情况就不同了，飞机和外界空气之间的摩擦会产生大量的热量。自 20 世纪 60 年代以来，研究人员探讨了通过所谓的内热燃料来解决这一问题的想法，内热燃料将同时作为推进剂和飞机的主要冷却剂。
在这种情况下，某种热交换器将从升温的部件中获取热量，并将其转移到冷却的碳氢化合物燃料中。当该燃料升温并达到一定温度时，它会引发化学反应，将碳氢化合物分解成更简单的单元，然后可用于推进。
为了寻找这个问题的解决方案，科学家使用 3D 打印技术来生产由金属合金制成的晶格结构，这些金属合金被涂上了称为沸石的合成矿物。该团队将这些结构描述为微型化学反应器，并将其置于实验室测试中，旨在模仿燃料在高超音速下所承受的温度和压力。这表明，随着结构的加热，一些金属，最可能是铬，迁移到沸石框架中，导致"催化活性"。
3D打印催化剂就像微型的化学反应器，使它们如此令人难以置信地有效的原因是金属和合成矿物的混合。这是一个令人兴奋的催化新方向，但需要更多的研究来充分了解这个过程，并确定金属合金的最佳组合，以获得最大的影响。
该团队以实验形式生产了各种3D打印的催化剂，但在我们看到它们在下一代飞机上工作之前还有很多工作要做。科学家们现在将使用 X 射线同步辐射技术和其他方法来更详细地研究它们的功能并优化它们的性能。
实验室测试表明，3D 打印催化剂对推动未来的超音速飞行有很大的希望，强大而高效，它们为航空业的热管理提供了一个令人兴奋的潜在解决方案--甚至更多。随着进一步的发展，希望这种新一代的超高效3D打印催化剂可以被用来改变任何过热的工业难题。
3D打印发展前景广阔
为解决疫情防控中应急物资短缺的难题，美国、意大利等国纷纷利用3D打印机生产呼吸机配件、个人防护面罩，甚至还创建了在线论坛，用于政府、医院、非政府组织发布需求，以及业内人士分享经验等。3D打印在全球疫情防控中发挥的作用，反映出这项技术普及度的提高和应用领域的扩展。
3D打印，也称增材制造，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技术。近年来，世界主要国家纷纷加大力度支持3D打印技术，全球3D打印产业高速发展。小到儿童玩具、工艺品，大到飞机、火箭中使用的高度复杂零部件，3D打印机已广泛应用于诸多领域。2019年，全球3D打印产业规模达120亿美元左右，同比增长近30%。
3D打印被视为新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一，发展前景广阔。随着经济发展和生活水平提高，消费者更加追求个性化的需求，3D打印将与机器人、人工智能等技术一起，提高制造业生产线的柔性化程度，以更低成本生产定制产品，推动制造业生产方式由大规模生产向个性化定制转变。同时，凭借节约仓储和物流成本、快速响应本地市场的优势，3D打印将推动制造业向本地制造模式发展。此外，3D打印教育深入推广将会推动创客运动的兴起，家庭打印机、小型3D打印店更加普及，人们将能够制造自己设计的产品。未来，随着3D打印机、材料和后处理技术的发展，3D打印的应用领域将不断扩大。
资料来源：墨尔本理工大学、cnBeta.COM、百科
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